Grupo Disciplinar de Física e Química - ipvc.ptsica e Quimica.pdf · • Laboratório de Quimica ... (Algumas) Propriedades • Material flexível, peso e dimensões reduzidas •

1ª. Jornadas Técnico-Científicas

Instituto Politécnico de Viana do Castelo

Grupo Disciplinar de Física e Química

Apresentação GD F&Q Química Física

GDFísica e Química

Física Química

Paulo [email protected]

Mário [email protected]

Gaspar [email protected]

Raquel [email protected]

Preciosa [email protected]

Manuela [email protected]

Javier [email protected]

31/05/2017I Jornadas Técnico- Cientificas IPVC


Coordenação de 1 Licenciatura e 1 Mestrado

Membro do CTC:1

Membro do Conselho Pedagógico:1

Proponente do CTESP de Processos Industriais

Laboratórios :

• Laboratório de Física (L1.3)

• Laboratório de Quimica (L1.2)

• Laboratório de Fibras Óticas (L3.10)

• IDEALQ – Investigação, Desenvolvimento e Análises em Laboratórios de

Químicas



IDEALQ – Investigação, Desenvolvimento e Análises em Laboratórios de Químicas

Coordenador do IDEALQ: Preciosa Pires

Coordenador técnico :Mário Barros

Equipa técnica

Ano 2016: 85 prestações serviços, 14,086 €


QuímicaApresentação GD F&Q Física

• Águas (62 parâmetros)

• Alimentos (40 parâmetros)

• Resíduos

• Produtos Químicos

Clientes:• Empresas Públicas

• Empresas/Particulares

Análises Físico-Químicas


IDEALQ – Investigação, Desenvolvimento e Análises em Laboratórios de Químicas


Física• Física Geral• Fluidos• Termodinâmica• Transferência• de Calor• Eletromagnetismo• Propagação Guiada: Fibras Óticas (FO)• Painéis Solares & Bombas de Calor• Aplicações de Sensores de FO

Química• Química Geral• Química Orgânica• Química Analítica e Instrumental• Química Alimentar e Qualidade dos

Alimentos• Química dos Combustíveis e Processos de

Combustão• Biomassa e Biocombustíveis• Compostos Fitoquímicos Bioativos•


Competências Tecnico-Cientifícas


1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Nº

de

Pu

blic

açõ

es

Ano

Revista

Conf Int

Conf Nac

Total de Artigos: 260

Revistas internacionais com revisão: 75

Conferências internacionais com revisão: 80

Conferências nacionais : 70

Conferências:

Comunicação oral: 12

Comunicação em painel: 23

Atividade Científica



2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Nº

de

Art

igo

s r

evis

tos

Ano

Total de Revisões de artigos: 169




Colaboração em projetos de I&D: 34 (8 como responsáveis)

Participação em juri de provas de Mestrados e Doutoramento: 9

Membro de comissões cientificas de conferências internacionais : 6

Orientação de Mestrados/Doutoramentos: 16

Membros de paineis de avaliação de projetos:1




I Jornadas Técnico- Cientificas IPVC 31/05/2017

Investigação Química - IPVC

Preciosa Pires/ Manuela Vilarinho/ Mário Barros



Química Analítica e Instrumental: análise de águas, alimentos, outros …

• Águas (62 parâmetros)

• Alimentos (40 parâmetros)

• Biomassa e biocombustíveis (identificação de gases, poder calorífico, ...)

• Outros (ex. betão)



• Metais

• Estudo de uma chama de acetileno: razão equivalente e temperatura de chama (estudo de caudais de alimentação ar:acetileno)

Projeto Treasure (ESTG + ESA)

Equipamento de Absorção Atómica: aulas, investigação/ prestação de serviços



0,1

1

10

100

BLE BLM BLP BLG TVE TVM TVP TVG

Maj

or

min

era

ls (

g/kg

DM

in lo

g sc

ale

)

K Ca P Mg Na

• Metais(parte de dissertação de mestrado)

Equipamento de Absorção Atómica: aulas, investigação/ prestação de serviços



• Compostos fitoquímicos bioativos (mestrado, licenciatura, projetos)• Identificação de caseínas nos lacticínios (doutoramento)• Outros...

Projeto Redvalue + Projeto Pigs&Care

Equipamento Cromatografia Líquida: aulas, investigação/ prestação de serviços



Equipamento Cromatografia Líquida: aulas, investigação/prestação de serviços

• Compostos fitoquímicos bioativos (parte de dissertação de mestrado)



• Caracterização dos ácidos gordos nos alimentos, no biodiesel, ....• Identificação e quantificação de gases, no biogás, ...• Outros ...

Equipamento GC-MS: aulas, investigação/ prestação de serviços



Equipamento GC-MS: aulas, investigação/ prestação de serviços

Fig.: Identificação de gases numa amostra de biogás.

• Análise da composição do biogás (trabalhode dissertação de mestrado)



• Determinação do poder calorífico superior de biomassa e biocombustíveis• Avaliação do poder energético por osmose • Outros...

Equipamento bomba calorimétrica e SDI: aulas, investigação/ prestação de serviços



Figura. Engaço numa adega cooperativa.

Equipamento bomba calorimétrica: aulas, investigação/ prestação de serviços


Investigação Física - IPVC

Centro de Fotónica Aplicada - INESC TEC

Sensores de Fibra Óptica

Gaspar Rego / Paulo Caldas / Raquel Martins



Fibra ótica

(Algumas) Propriedades

• Material flexível, peso e dimensões reduzidas

• Material dielétrico, quimicamente inerte e biocompatível

• Meio sensor e de transmissão da informação






Era dos Sistemas Inteligentes 20?? (Smart…)

A “Revolução Industrial”

em Inglaterra

A Era dos Caminhos de Ferro, do

Carvão e da Máquina a Vapor

A Era do Aço, da Eletricidade e da

Maquinaria Pesada

A Era das Tecnologias da

Informação e Comunicação

A Era do Petróleo, do Automóvel, da

Petroquímica e da Produção em

Massa

Adaptado de Carlota Pérez, Technological revolutions and financial capital, 2002

Nanotecnologias (Nanomateriais, Metamateriais) / Biotecnologias


31/05/2017I Jornadas Técnico- Cientificas IPVC 31/05/2017I Jornadas Técnico- Cientificas IPVC

• Outras Aplicações da Fibra Ótica

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=endoscopy&source=images&cd=&cad=rja&docid=tO4N2pLiNw8d2M&tbnid=zUX8roAzIaKReM:&ved=0CAUQjRw&url=http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stomach_endoscopy_2.jpg&ei=WBanUeiDD9HK0AW1oICoBw&psig=AFQjCNFDoW0k9siBESOaGb-8oWy1OHKt8Q&ust=1369991049873754

http://www.centergihealth.com/wp-content/uploads/2012/12/good-colonoscopy-prep-2.jpg


• Monitorização Estrutural

Papel dos Sensores na Era dos SI




Redes de Bragg

L < 1 mm

lB = 2neffL



• Qualidade Ambiental

(cádmio, amoníaco, lixiviados,…)

• Riscos Físicos e Químicos

(pH, deteção de CH4, H2 ou CO2)

• Segurança Alimentar

(adição de nitritos, qualidade de óleos, manganésio, …)

• Análises Biológicas

(ADN, hemoglobina, glucose, bactérias: E. Coli,…)

(Outras) Monitorizações

Sensores Refratométricos



,

eff eff

res co cl mn nl L1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700

-10

-8

-6

-4

-2

0

Al fibre

L = 400 mm

Tra

nsm

issio

n (

dB

)

Wavelength (nm)

L : 100 -1000 mm

LPG

L

Cladding Modes

Fundamental guided mode

Jacket

Rede de Período Longo em Fibra Ótica (LPFG)



Fabricação de LPFGs

Parâmetros de fabricação

I: 8.5-12 mA

t: 0.5-2 s

T: 1-40 gf

L: 400-700 mm

N: 20-50 descargas

PC

OSA

00000

00000

Fibre Optic

Microscope

Mass

BICC AFS3100 fusion

splicer machine

Linear translation stage

with fiber holder

White Ligth Source

Electrodes

Translation stage

control



o Medição da concentração da glucose em solução (n=1.337-1.366)

• Efeito do Índice de Refração Ambiente no Espetro da Rede

Propriedades das LPFGs



Propriedades das LPFGs

“Dispersion Turning Points”

,

res

eff eff

co cl m

d

d

n n

l

L

,

eff eff

res co cl mn nl L

X. Shu et al., J. Lightwave Technol. 20 (2002) 255



LPFGs nos Turning Points



LPFGs com Filmes Finos: Região de Transição



LPFGs nos Turning Points com Filmes Finos na Região de Transição

P. Pilla et al., Opt. Lett. 37 (2012) 4152

Sl = 9100 nm/RIU @1.35 & Res: ~10-6

Equivale a detetar a adição de 5 mg de açúcar a um litro de água



LPFGs com Filmes Finos

E. Simões et al., Sens. Actuators B 153 (2011) 335

o Análise da Qualidade do Óleo Alimentar (fritura): n=1.4725-1.4750

Filme: Ácido Tricosanóico (CH2CH(CH2) 20CO2H); nf=1.57 @633 nm & df=110 nm; Técnica: Langmuir–Blodgett (LB)

nf=1.57df=110 nm



Aplicações e Resultados

oDeteção de Amónia na água (n=1.333): 0.14 ppm, 100 sLPFG (turning point); Filme: PDDA/SiO2 nano-esferas (nf=1.20@633 nm) + TSSP (n=1.54): df,~450 nm;PDDA- Poli (cloreto de dialildimetilamónio); TSSP- tetrakis-(4-sulfophenyl)porphine

S. Korposh et al., Opt. Exp. 18 (2010) 13227; S. Korposh et al., Materials Chem. Phys. 133 (2012) 784

Dessorção

mailto:nf=1.20@633




oDeteção da E. coli usando bacteriófagos T4 (“label-free”)LPFG (turning points) + “Etching “+ Filme: nf~1.56-1.57; df~200 nm; namb=1.333

PBS-Solução tampão de fosfatos

M. Smietana et al., Opt. Exp. 19 (2011) 7971; S. M. Tripathi et al., Biosens. Bioelectron. 35 (2012) 308

(ufc - unidades formadoras de colónias)

(albumina sérica bovina)

(bacteriófagos)

(E. coli)

S=2321 nm/RIU




oDeterminação de Glucose: 10-7 M (20 mg/l)11 mm-etched LPFG; Filme: PAH/TiO2: nf~1.89; df,opt~230 nm; Técnica: ESA; PAH-Poli(cloridrato de alilamina)

R.-Z. Yang et al., Langmuir 28 (2012) 8814



LPFGs com Filmes Finos Específicos

o Deteção de Cl- ; filme com nanopartículas de ouro.J.-L. Tang, J.-N. Wang, Smart Mater. Struct. 16 (2007) 665

o Medição de pH; filme de gel 80/20% de poli(álcool vinílico) e poli(ácido acrílico) (PVA-PAA)J. M. Corres et al., IEEE Sens. J. 38 (2007) 455

o Deteção de Hidrogénio (<1%, mins); filme de paládio.R. M. Carter et al., Proc. SPIE 8421 (2012) 84216I-1

o Deteção de Hidrogénio (altas temperaturas); filme de cera de estrôncio dopada com térbio(SCTb).

X. T. Wei et al., Sens. Actuators B 152 (2011) 214

o Deteção de Clorofórmio na água (<ppm); filme de Poliestireno Sindiotático (sPS): nf=1.578; df=160-260 nm;

A. Cusano et al., J. Lightwave Technol. 24 (2006) 1776

o Deteção de Etanol (~50 Torr); filme de nanocilindros de ZnO: nf~1.48; df~500 nm; M. Konstantaki et al., Opt. Exp. 20 (2012) 8472

o Deteção de Metano (Res: 0.2%, 60 s); filmes de acrilonitrilo de estireno (SAN) + cryptophane-E-(Oet)6: df~500 nm;

G. Zhu et al., Chin. Opt. Lett. 10 (2012) 100601



• WGM + Nanotaper

40

F. Vollmer et al., PNAS 105 (2008) 20701; L. He et al., Nature Nanotechnol. 6 (2011) 428

Deteção de um único vírus/molécula

Sensores Refratométricos (“Near Field”)



• Fonte de alta tensão; Celso Colaço

• Máquina para fabricação de Redes de Período Longo

• Desenvolvimento de Sensores Refratométricos

Trabalho Futuro



Documents

Grupo Disciplinar de Física e Química - ipvc.ptsica e Quimica.pdf · • Laboratório de Quimica ... (Algumas) Propriedades • Material flexível, peso e dimensões reduzidas •